[發明專利]一種陶瓷金屬生物復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410716025.1
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104498753A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 施建東
• 申請（專利權）人: 常熟市東濤金屬復合材料有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C23/00;C22F1/06
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 袁紅紅

技術領域

本發明涉及金屬復合材料領域，特別是涉及一種陶瓷金屬生物復合材料的制備方法。

背景技術

鎂及鎂合金具有密度低、比強度高、可加工性強和綜合力學性能與動物骨骼相近等特點。同時，鎂是人體必需的宏量元素，是人身體內350多種酶和人體骨骼的重要組成成分。因此，鎂及其相關材料很有希望成為未來的骨骼組織的替代材料和膽管支架材料，有極大的商業前景。然而，鎂金屬非常活潑，在人體內過快的腐蝕速率會導致其作為生物支架材料在服役期問的力學性能過早地失效：同時，臨床發現鎂合金因腐蝕過快而產生的大量氫氣引起手術皮下鼓泡，貯存在皮下的氣泡能阻隔體液與一些組織的接觸，不利于傷口的恢復。因此，腐蝕速度過快成為鎂合金生物材料商業應用的發展瓶頸，目前，尚沒有能夠制備出明顯改善和調控腐蝕速度的鎂基生物修復材料。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種陶瓷金屬生物復合材料的制備方法，能夠解決現有鎂基生物修復材料因活性過高而導致的腐蝕問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種陶瓷金屬生物復合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）原料選擇及復合材料結構設計：以Al₂O₃和MgO作為陶瓷相原料，以Mg作為金屬相原料，在復合材料中，陶瓷相占復合材料體積分數的30～40%，金屬相占復合材料體積分數的60～70%；

（2）原料粉碎處理：將Al₂O₃及MgO置入惰性氣體保護的球磨機內研磨，使其直徑為50～100μm，干燥備用；再將Mg粉置入惰性氣體保護的球磨機內研磨，使其直徑為10～50μm，干燥備用；

（3）原料混合：將步驟（2）中研磨的Al₂O₃和MgO混合粉及Mg粉按配方量加入高速混合機內，以50～100r/min的速率混合攪拌20～30min至均勻；

（4）燒結成型：將步驟（3）中混合均勻后的物料置入帶程序升溫功能的石英模具內，在真空條件下，程序升溫加熱并模壓燒結成型，然后在模內保壓冷卻至室溫；

（5）后處理：開模取出步驟（4）中燒結成型后的復合材料，經切割和退火處理得到所述陶瓷金屬生物復合材料。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（1）中，所述Al₂O₃和MgO的質量比例為1:2～3。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（2）中，所述Al₂O₃和MgO混合粉的研磨條件為：球料比為20:1，時間為60min；所述Mg粉的研磨條件為：球料比為20:1，時間為90min。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（4）中，所述真空度為0.3～0.8MPa，所述程序升降溫的條件為：先將磨具內溫度從室溫以15℃/min的速率升溫至300～400℃，恒溫保持30min，再以30℃/min的速率升溫至600～700℃，恒溫保持1～2h，最后以5℃/min的速率降低至室溫；所述模壓壓力為20～25MPa。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（2）中的惰性氣體為氬氣或氖氣。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（5）中，所述退火工藝條件為：先以5℃/min的速率從室溫升溫至200℃，保溫3～4h，再以10℃/min的速率降至室溫。

本發明的有益效果是：本發明一種陶瓷金屬生物復合材料的制備方法，其工藝過程簡單，制備成本較低，通過合金MgO、惰性調節劑Al₂O₃的加入及后理工藝，一方面使了復合材料具有優異的均勻性及連續性，另一方面結合退火處理，有效降低了純鎂材料的活性，提高鎂基復合材料整體的耐腐蝕性能，從而大大提高了其在人體體液環境中的使用效果和使用壽命，為臨床提供了一種優異的骨質修復材料，市場前景廣闊。

具體實施方式

下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

本發明實施例包括：

實施例1

本發明揭示了一種陶瓷金屬生物復合材料的制備方法，具體步驟如下：